高二物理测试题_磁场.doc

1关于磁场、磁感线和磁性材料的描述，下列说法正确的是（ ABD ）A异名磁极相互吸引，同名磁极相互排斥；同向电流相互吸引，异向电流相互排斥，都是通过磁场发生的相互作用；B磁感线可以形象地描述各点的磁场的强弱和方向，磁感线上每一点的切线方向都和小磁针在该点静止时N极所指的方向一致；C磁感线可以用铁屑来模拟，在磁场中铁屑在磁场力的作用下有序排列起来，所以磁感线就是细铁屑连成的实际存在的曲线；D根据物质在外磁场作用下被磁化的程度不同，分为顺磁性材料，如锰、铬和铝；抗磁性材料，如铜、银等；以及铁磁性材料，如铁、钴、镍和铁氧体等 2用回旋加速器分别加速粒子和质子时，若磁场相同，则加在两个D形盒间的交变电压的频率应不同，其频率之比为( B )A1：1 B1:2 C2:1 D1：33如图 所示，有a、b、c、d四个离子，它们带等量同种电荷，质量不等，有ma=mbmc=md，以不等的速率vavb=vcvd进入速度选择器后，有两种离子从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可判定( A ) A射向P1的是a离子 B射向P2的是b离子C射向A1的是c离子 D射向A2的是d离子 4如图 ，是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R=10cm的圆柱形桶内有B=110-4T的匀强磁砀，方向平行于轴线在圆柱桶某一直径两端开有小孔作为入射孔和出射孔离子束以不同角度入射，最后有不同速度的离子束射出现有一离子源发射荷质比为=21011C/kg的阳离子，且粒子束中速度分布连续当角=45，出射离子速度v的大小是 ( B ) AB CD 5场强为E的匀强电场和磁感强度为B的匀强磁场正交。如图 所示，质量为m的带电粒子在垂直于磁场方向的竖直平面内，做半径为R的匀速圆周运动，设重力加速度为g，则下列结论正确的是（ ABC ） A粒子带负电，且qmgE B粒子顺时针方向转动C粒子速度大小vBgRE D粒子的机械能守恒6.如图甲所示，在空间存在一个变化的电场和一个变化的磁场，电场的方向水平向右（图甲中由B到C），场强大小随时间变化情况如图乙所示；磁感应强度方向垂直于纸面、大小随时间变化情况如图丙所示。在t=1s时，从A点沿AB方向（垂直于BC）以初速度v0射出第一个粒子，并在此之后，每隔2s有一个相同的粒子沿AB方向均以初速度v0射出，并恰好均能击中C点，若ABBC=l，且粒子由A运动到C的运动时间小于1s。不计空气阻力，对于各粒子由A运动到C的过程中，以下说法正确的是 （ BCD ）t/s丙B0B02468t/s乙E0E02468甲CABv0A电场强度E0和磁感应强度B0的大小之比为3 v0：1 B第一个粒子和第二个粒子运动的加速度大小之比为1：2C第一个粒子和第二个粒子运动的时间之比为:2图11-3-15D第一个粒子和第二个粒子通过C的动能之比为 1：57如图11-3-15所示，比荷为e/m的电子，以速度从A点沿AB边射入边长为a的等边三角形的匀强磁场区域中，欲使电子能从BC边穿出，磁感应强度B的取值为（C ）A B C D8如图 ，在一水平放置的平板MN的上方有匀强磁场，磁感应强度的大小为B，磁场方向垂直于纸面向里。许多质量为m带电量为+q的粒子，以相同的速率v沿位于纸面内的各个方向，由小孔O射入磁场区域。不计重力，不计粒子间的相互影响。带电粒子可能经过的区域的面积是（ A ）A. B. C. D. 9场强为E的匀强电场和磁感强度为B的匀强磁场正交。如图 所示，质量为m的带电粒子在垂直于磁场方向的竖直平面内，做半径为R的匀速圆周运动，设重力加速度为g，则下列结论正确的是（ ABC ） A粒子带负电，且qmgE B粒子顺时针方向转动C粒子速度大小vBgRE D粒子的机械能守恒10如图所示，一水平导轨处于与水平方向成45角向左上方的匀强磁场中，一根通有恒定电流的金属棒，由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动。现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上，在此过程中，金属棒始终保持匀速运动，已知棒与导轨间动摩擦因数fm,所以在没有安培力的情况下，金属杆ab将下滑金属杆ab所受的安培力方向沿斜面向上，如果所取电阻较小，电流强度较大，则安培力BIL可能大于金属杆ab的重力沿斜面方向的分力G1，金属杆ab有向上滑动的趋势，静摩擦力沿斜面向下，当静摩擦力为最大值时，金属杆ab处于临界状态；反之，如果所取电阻较大，电流强度较小，则安培力BIL可能小于G1，金属杆ab有向下滑动的趋势，静摩擦力沿斜面向上，当静摩擦力为最大值时，金属杆ab又处于临界状态；在两个临界状态的临界条件分别为：和，对应的电流强度和A，根据闭合电路欧姆定律最小电阻和最大电阻abcdOv014、（8分）如图所示，一足够长的矩形区域abcd内充满方向垂直纸面向里的、磁感应强度为B的匀强磁场，在ad边中点O，方向垂直磁场向里射入一速度方向跟ad边夹角 = 30、大小为v0的带正电粒子，已知粒子质量为m，电量为q，ad边长为L，ab边足够长，粒子重力不计，求：（1）粒子能从ab边上射出磁场的v0大小范围.（2）如果带电粒子不受上述v0大小范围的限制，求粒子在磁场中运动的最长时间.14、【答案】（1）v0 （2）【解析】（1）若粒子速度为v0，则qv0B =，所以有R =，设圆心在O1处对应圆弧与ab边相切，相应速度为v01，则R1R1sin =，将R1 =代入上式可得，v01 =类似地，设圆心在O2处对应圆弧与cd边相切，相应速度为v02，则R2R2sin =，将R2 =代入上式可得，v02 =所以粒子能从ab边上射出磁场的v0应满足v0（2）由t =及T =可知，粒子在磁场中经过的弧所对的圆心角越长，在磁场中运动的时间也越长。由图可知，在磁场中运动的半径rR1时，运动时间最长，弧所对圆心角为（22），所以最长时间为t =DBU1U2vL15、（9分）如图所示，一带电微粒质量为m=2.010-11kg、电荷量q=+1.010-5C，从静止开始经电压为U1=100V的电场加速后，水平进入两平行金属板间的偏转电场中，微粒射出电场时的偏转角=30，并接着进入一个方向垂直纸面向里、宽度为D=34.6cm的匀强磁场区域。已知偏转电场中金属板长L=20cm，两板间距d=17.3cm，重力忽略不计。求：带电微粒进入偏转电场时的速率v1；偏转电场中两金属板间的电压U2；为使带电微粒不会由磁场右边射出，该匀强磁场的磁感应强度B至少多大？15、【解析】带电微粒经加速电场加速后速度为v，根据动能定理=1.0104m/s 带电微粒在偏转电场中只受电场力作用，做类平抛运动。在水平方向微粒做匀速直线运动水平方向：DBU1U2vL带电微粒在竖直方向做匀加速直线运动，加速度为a，出电场时竖直方向速度为v2竖直方向： 由几何关系 得U2 =100V带电微粒进入磁场做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，设微粒轨道半径为R，由几何关系知 设微粒进入磁场时的速度为v/由牛顿运动定律及运动学规律 得 ，B=0.1T若带电粒子不射出磁场，磁感应强度B至少为0.1T。abEB16、（7分）如图所示，虚线上方有场强为E的匀强电场，方向竖直向下，虚线上下有磁感应强度相同的匀强磁场，方向垂直纸面向外，ab是一根长为L的绝缘细杆，沿电场线放置在虚线上方的场中，b端在虚线上.将一套在杆上的带正电的小球从a端由静止释放后，小球先做加速运动，后做匀速运动到达b端.已知小球与绝缘杆间的动摩擦因数=0.3，小球重力忽略不计，当小球脱离杆进入虚线下方后，运动轨迹是半圆，圆的半径是L/3，求带电小球从a到b运动过程中克服摩擦力所做的功与电场力所做功的比值.16、【解析】小球在沿杆向下运动时，受力情况如图所示:fqvBNqE在水平方向:N=qvB ，所以摩擦力f=N=qvB当小球做匀速运动时：qE=f=qvbB 小球在磁场中做匀速圆周运动时，又，所以 小球从a运动到b的过程中，由动能定理得:而所以则 17、（8分）如图，空间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向为y轴正方向，磁场方向垂直于xy平面（纸面）向外，电场和磁场都可以随意加上或撤除，重新加上的电场或磁场与 撤除前的一样一带正电荷的粒子从P(x0，yh)点以一定的速度平行于x轴正向入射这时若只有磁场，粒子将做半径为R0的圆周运动：若同时存在电场和磁场，粒子恰好做直线运动现在，只加电场，当粒子从P点运动到xR0平面（图中虚线所示）时，立即撤除电场同时加上磁场，粒子继续运动，其轨迹与x轴交于M点不计重力求：粒子到达xR0平面时速度方向与x轴的夹角以及粒子到x轴的距离；M点的横坐标xM17、【解析】做直线运动有： 做圆周运动有： 只有电场时，粒子做类平抛，有： 解得： 粒子速度大小为： 速度方向与x轴夹角为： 粒子与x轴的距离为： 撤电场加上磁场后，有： 解得： 粒子运动轨迹如图所示，圆心C位于与速度v方向垂直的直线上，该直线与x轴和y轴的夹角均为/4，有几何关系得C点坐标为： 过C作x轴的垂线，在CDM中： 解得： M点横坐标为：18、（12分）如图所示，在坐标系xoy中，过原点的直线OC与x轴正向的夹角=120,在OC右侧有一匀强电场：在第二、三象限内有一心强磁场，其上边界与电场边界重叠、右边界为y轴、左边界为图中平行于y轴的虚线，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直抵面向里。一带正电荷q、质量为m的粒子以某一速度自磁场左边界上的A点射入磁场区域，并从O点射出，粒子射出磁场的速度方向与x轴的夹角30，大小为v，粒子在磁场中的运动轨迹为纸面内的一段圆弧，且弧的半径为磁场左右边界间距的两倍。粒子进入电场后，在电场力的作用下又由O点返回磁场区域，经过一段时间后再次离开磁场。已知粒子从A点射入到第二次离开磁场所用的时间恰好等于粒子在磁场中做圆周运动的周期。忽略重力的影响。求（1）粒子经过A点时速度的方向和A点到x轴的距离；（2）匀强电场的大小和方向；（3）粒子从第二次离开磁场到再次进入电场时所用的时间。18、【解析】（1）设磁场左边界与x轴相交子D点，与CO相交于O点，由几何关系可知，直线OO与粒子过O点的速度v垂直。在直角三角形 OOD中已知OOD =300设磁场左右边界间距为d，则OO=2d。依题意可知，粒子第一次进人磁场的运动轨迹的圆心即为O点，圆弧轨迹所对的圈心角为300 ，且OO为圆弧的半径R。由此可知，粒子自A点射人磁场的速度与左边界垂直。A 点到x轴的距离：AD=R(1cos300)由洛仑兹力公式、牛顿第二定律及圆周运动的规律，得： qvB=mv2/R联立式得：AD=mv(1-/2)/qB（2）设粒子在磁场中做圆周运动的周期为T第一次在磁场中飞行的时间为 t1，有：t1=T/12 T=2m/qB依题意匀强电场的方向与x轴正向夹角应为1500。由几何关系可知，粒子再次从O点进人磁场的速度方向与磁场右边界夹角为600。设粒子第二次在磁场中飞行的圆弧的圆心为O，O必定在直线OC 上。设粒子射出磁场时与磁